让3D打印的机械人偶爱好做俯卧撑
对于3D动画师和工程专业学生Daniel Fox来说,3D打印给了他一个机会让他把自己的设计作品变为现实。但是,他的兴趣可不在雕像或简单的3D对象,他想借助3D打印探索一些简单的、具有一定功能的机械系统,比如他在网上找到的木质机械人等。于是在购买了他的第一台3D打印机—— XYZ DaVinci 2.0之后,Fox开始了自己期望已久的行动。
于是,作为他的第一个3D打印项目,Fox开始通过3D软件设计一种完全使用3D打印部件的机械机构。他的设想是一个相对简单的装置,这种装置可以进行重复的循环运动,而且每个运动之后会自行复位。正好这个时候Fox正在大练俯卧撑,于是他决定模仿俯卧撑的特点制作出他的第一个机械装置。
尽管相对比较简单,但是Fox的3D打印俯卧撑机械人仍然使用了多达81零部件。他的挑战是要尽可能地隐藏或者减少机械结构的存在。于是,他花了几个星期在3D Studio Max上一次又一次地测试齿轮、杠杆和滑轮各种配置,直到他发现能够最有效地模拟俯卧撑的机械组合。下面就是关于这个有趣的俯卧撑机械人偶的简短视频:
“当你转动曲轴,使主轴旋转,然后由主轴将旋转传递到齿轮系统上。在另一端连接齿轮的是一个较短的旋臂,这个旋臂与一根更长的机械臂相连,而这根机械臂被连接到了人偶的前臂上,这个前臂穿过了底部平台作为杠杆做平行于主轴的前后移动。而这种来回运动作用在了人偶的肘部关节上,使其身体降低和升高。我在躯干的肩部内还设计了一个独立的运动轴,使其可以实现向前和向后的运动。由于肩部是在一个单平面铰链上,身体需要向前和向后移动才能升高和降低,同时仍然被固定到该平台。而且我还在脚踝上固定了铰链以支持其身躯的运动。” Fox解释说。
虽然最终完成的这个机械人偶是由81个零件组成的,其实在此中间,作为一位新手,其中的许多部分都需要多次重新设计和3D打印才能达到满意的效果。因此他来来回回在3D打印机的身上花费的时间高达近300个小时。很多问题都来自材料的强度,比如塑料没有足够的强度支撑起一些他设计的机械运动,所以他需要靠自己的设计来弥补。
当最后他终于找到了一个足以支持连续运动的坚固设计之后,才把所有部件的最终设计都3D打印出来,并对其表面进行了一些打磨,有些地方还喷了漆。据Fox称,他在这次项目中学会了不少设计和制造的技巧。他准备以后有时间继续改进这个设计,比如更小的部件,能够执行更复杂的动作等。
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